Was ist das Bose-Einstein-Kondensat?

Es ist ein winziges Gebilde mit nie zuvor beobachteten Eigenschaften. Man kühlt Rubidiumatome auf beinahe 0 Kelvin, also den absoluten Nullpunkt, ab und erreicht, dass sie kurzzeitig ihre Eigenständigkeit aufgeben und sich alle wie ein einziges Superatom verhalten: Alle haben dieselben physikalischen Eigenschaften – insbesondere identische Orte und Geschwindigkeiten im Rahmen der Heisenbergschen Unschärferelation. Ein solches Bose-Einstein-Kondensat gibt uns eine neuartige Kontrolle über die Atome: Sie marschieren im Gleichschritt. Das ist anders als das Verhalten eines Gases bei Temperaturen weit von 0K entfernt. Dort zeigen sie völlig verschiedene Verhaltensweisen; sie bewegen sich unterschiedlich schnell, da manche energiereicher als andere sind. Im Bose-Einstein-Kondensat haben nun alle Atome die gleiche Energie, das heißt sie besetzen gemeinsam das tiefstmögliche Energieniveau. Die Voraussetzung ist allerdings, dass sie Bosonen sind, also Teilchen mit ganzzahligem Spin. Formal ausgedrückt besagt dies, dass die Wellenfunktionen von Bosonen bei extremer Kühlung zBEC anja Kopie2u einer einzigen, der des Superatoms, verschmelzen. Somit werden, da die Wellenfunktion sämtliche physikalische Eigenschaften wie Ort und Geschwindigkeit beschreibt, die einzelnen Atome ununterscheidbar.

 

 

Normalerweise lassen sich solche quantenmechanischen Effekte wie die Welleneigenschaften von Teilchen an Objekten alltäglicher Größe nicht unmittelbar wahrnehmen, da sie alle mit unterschiedlichen Phasen schwingen. Doch bei der Bose-Einstein-Kondesation beginnt jede einzelne Atomwelle exakt gleichphasig mit allen anderen zu schwingen. Die quantenmechanische Wellenfunktion erstreckt sich dann über das gesamte Kondensat und wird mit bloßem Auge sichtbar: Der Mikrokosmos stellt sich makroskopisch dar.